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传统直升机——倾斜盘设置

本教程参考官方文档 https://ardupilot.org/copter/docs/traditional-helicopter-swashplate-setup.html

倾斜盘的设计目的是接收基于飞行员俯仰、横滚和总距指令的舵机输入,并将其转换为单个桨叶的变距输入。三舵机和四舵机倾斜盘有多种不同的舵机布置方式。倾斜盘库涵盖了三舵机和四舵机倾斜盘的所有常见配置。如果你的倾斜盘较为特殊,也可以使用通用三舵机倾斜盘。

线性化舵机(Linearize Servo)功能适用于三舵机和四舵机倾斜盘。不过对于三舵机倾斜盘,该功能是可选的,因为其不存在卡滞风险。而四舵机倾斜盘由于四点连接可能产生卡滞,因此几乎总是需要启用该功能。

以下视频涵盖了倾斜盘的设置和水平校准操作。

该视频还介绍了最小总距、最大总距、零推力总距、最大周期变距以及稳定总距曲线的设置方法。

开始前准备

开始倾斜盘设置之前,请确保直升机的控制连杆已按照组装说明书安装完毕。为了准确测量桨叶变距,需通过在起落架下方添加垫片的方式,使旋翼轴垂直于地面

此外,如果尚未调整尾桨连杆(对于汽油发动机直升机,还包括油门连杆),在进行倾斜盘设置时可能会出现卡滞现象。这是因为 H_SV_MAN 功能提供的手动舵机设置会将舵机驱动至最小和最大行程值,其中包括尾桨舵机和受油门曲线设置影响的油门舵机。

选择倾斜盘类型

以下是通过 H_SW_TYPE 参数选择的倾斜盘类型。图示中标注了三舵机倾斜盘类型的舵机安装位置,分别为舵机 1、舵机 2 和舵机 3。这些位置也与自动驾驶仪上用于这些倾斜盘类型的 1 至 3 号舵机输出的默认输出功能相对应。

对于单直升机,分配给舵机 1 的功能为电机 33,舵机 2 为电机 34,舵机 3 为电机 35。对于双直升机机架,倾斜盘 1 的舵机功能分配与此相同。倾斜盘 2 默认使用 4、5、6 号舵机输出,分别分配电机 36、37 和 38。

对于四舵机倾斜盘,单直升机机架上的第四个舵机(舵机 5)默认使用 5 号舵机输出,分配电机 37。对于双直升机机架,倾斜盘 1 的第四个舵机(舵机 7)默认使用 7 号舵机输出,分配电机 39;倾斜盘 2 的第四个舵机(舵机 8)默认使用 8 号舵机输出,分配电机 40。

⚠️ 注意
对于采用四舵机倾斜盘的双直升机机架,需将 RSCHeli 输出功能(电机 31)分配至除默认 8 号舵机输出以外的其他舵机输出。

倾斜盘类型说明

  • H3 通用型(H3 Generic):允许用户设置舵机位置和相位角,默认所有倾斜盘球头连杆到主轴的距离相同。

  • H1 非 CCPM 型(H1 non-CCPM):舵机 1 控制副翼,舵机 2 控制升降舵,舵机 3 控制总距。

  • H3-140 型:舵机 1、舵机 2、舵机 3 按特定位置布置(见原文图示)。

  • H3-120 型:舵机 1、舵机 2、舵机 3 按特定位置布置!

  • H4-90 型:舵机 1、舵机 2、舵机 3、舵机 5 按特定位置布置

  • H4-45 型:舵机 1、舵机 2、舵机 3、舵机 5 按特定位置布置

其他支持的倾斜盘类型

  • H3R-140 型:使用 H3-140 参数设置,可能需要反转 H_SW_COL_DIR 参数。

  • H3R-120 型:使用 H3-120 参数设置,可能需要反转 H_SW_COL_DIR 参数。

  • H3-90 型:使用 H4-90 参数设置,不使用其中一个舵机输出。

检查倾斜盘运动是否正常

使用遥控器检查倾斜盘对周期变距和总距输入的响应是否正常(请在 Stablize 模式下进行测试):

  • 向前推升降舵摇杆,倾斜盘向前倾斜;向后拉升降舵摇杆,倾斜盘向后倾斜。
  • 向右推副翼摇杆,倾斜盘向右倾斜;向左推副翼摇杆,倾斜盘向左倾斜。
  • 向上推油门摇杆(总距控制),倾斜盘上升;向下拉油门摇杆(总距控制),倾斜盘下降。

通过设置 SERVO1_REVERSED、SERVO2_REVERSED、SERVO3_REVERSED 和 H_SW_COL_DIR 参数,确保倾斜盘能按上述描述对总距和周期变距输入做出正确响应。

倾斜盘水平校准

可使用专门设计的工具(保持倾斜盘与主轴垂直)或更经济的方法(使用磁铁和钉子,见下图)进行倾斜盘水平校准。使用磁铁和钉子的方法无需拆卸旋翼头即可完成校准。旋转主轴,使钉子穿过倾斜盘摇臂,通过以下方法之一调整倾斜盘,确保钉子能接触到每个倾斜盘摇臂的顶部。

(图示说明:钉子、磁铁的配合使用方式,见原文图示)

不启用线性化舵机功能时的水平校准

如果不启用线性化舵机功能,需通过舵机微调参数校准倾斜盘水平。将 H_SV_MAN 参数设置为 1,调整遥控器油门摇杆(总距),使舵机接近与主轴垂直。然后调整 SERVO1_TRIM、SERVO2_TRIM 和 SERVO3_TRIM 参数,直至倾斜盘水平。

启用线性化舵机功能时的水平校准

如果打算启用线性化舵机功能,则需通过连接倾斜盘与舵机的变距连杆进行水平校准。首先,将舵机调整至行程中点,使舵机摇臂与变距连杆垂直(多数情况下也与主轴垂直)。如果舵机摇臂的花键无法使摇臂与主轴垂直,可通过舵机微调参数进行调整,尽量使微调值接近 1500。之后,调整变距连杆使倾斜盘水平。

总距设置

使用舵机手动设置功能(H_SV_MAN)将倾斜盘移动至最小和最大位置,在每个位置使用桨叶变距仪设置所需的桨叶变距。典型的总距范围为-2° 至+12°,完全特技飞行设置为-12° 至+12°。建议初始测试和正常自主飞行时使用较窄的范围。有关特技飞行设置的更多信息,请参阅《传统直升机特技飞行设置》。

  1. 将 H_SV_MAN 设置为 2,使倾斜盘移动至最大位置,调整 H_COL_MAX 参数,直至桨叶变距角达到所需的最大总距值。
  2. 将 H_SV_MAN 设置为 4,使倾斜盘移动至最小位置,调整 H_COL_MIN 参数,直至桨叶变距角达到所需的最小总距值。

注意

总距的整体测量必须使用 H_SV_MAN 参数,因为如果自动驾驶仪稳定功能处于激活状态,测量结果会受影响并变得不准确。

最小和最大总距角

H_COL_ANG_MAX 参数用于输入与 H_COL_MAX 对应的最大总距角(单位:度);H_COL_ANG_MIN 参数用于输入与 H_COL_MIN 对应的最小总距角(单位:度)。

零推力点

H_COL_ZERO_THRST 参数表示零推力对应的总距角(单位:度)。零推力总距用于设置总距与偏航的混合比例,对称桨叶的零推力总距角为 0°。将 H_SV_MAN 设置为 3,使倾斜盘移动至零推力位置,验证此时的桨叶变距角是否与 H_COL_ZERO_THRST 设置的值一致。

最小着陆总距

H_COL_LAND_MIN 参数用于设置垂直轴高度保持模式下的最小总距角(单位:度)。该参数可防止自动驾驶仪将总距驱动过低导致地面共振,同时也用于这些模式下的着陆检测。H_COL_LAND_MIN 的默认值为-2°,适用于配备对称桨叶的直升机,可保证合理的下降速度,同时避免在地面时总距过于负向。如果使用非对称桨叶,应将该参数设置为比零推力总距角低相应数值。例如,若 H_COL_ZERO_THRST 为-3°,则 H_COL_LAND_MIN 应设置为-5°。

注意

该参数的默认值已足够低,可防止大多数直升机在自主飞行过程中因误检测到着陆(例如悬停或着陆阶段遇到上升气流导致总距低于该参数值)而空中熄火。特技飞行直升机设置或使用非对称桨叶的直升机应考虑降低该数值。

自稳模式总距曲线

ArduPilot 为自稳模式(STABILIZE)提供了可编程总距曲线,可通过“柔化”曲线实现更平稳的飞行员控制。该曲线由 IM_STB_COL_x 系列参数设置(见下图),其他所有模式均使用上述设置的总距极值和直线曲线。

默认情况下,这些设置与完整的直线曲线一致,若总距范围设置为-2° 至+12°,则默认值如下表所示:

油门摇杆位置 变距角
低(Low) -2°
中(Center) +3°(接近悬停常用的 4°)
高(High) +12°

设置最大周期变距

H_CYC_MAX 参数用于设置最大周期变距角。测量最大周期变距时,需将桨叶旋转至与测量轴成 90° 的位置。例如,测量纵向最大周期变距时,需将桨叶旋转至与机身垂直(左右两侧伸出)。在升降舵和副翼摇杆居中时测量桨叶变距角,然后将升降舵摇杆推至最前或最后,再次测量桨叶变距角,两次测量的差值即为与 H_CYC_MAX 对应的最大周期变距角。俯仰(升降舵)轴和横滚(副翼)轴的周期变距角相同。

传统直升机倾斜盘设置核心参数对照表

参数名称 核心功能 关键设置说明
H_SW_TYPE 选择倾斜盘类型 涵盖 H3 通用型、H1 非 CCPM 型、H3-140/120 型、H4-90/45 型等,需匹配直升机舵机布置
H_SV_MAN 舵机手动控制 1=舵机中点位置,2=最大总距位置,3=零推力位置,4=最小总距位置,用于参数校准
SERVO1/2/3_REVERSED 舵机转向反转 调整倾斜盘对周期变距/总距输入的响应方向,确保运动符合操作逻辑
H_SW_COL_DIR 倾斜盘总距方向 部分反向安装的倾斜盘(如 H3R 系列)需通过该参数反转总距运动方向
SERVO1/2/3_TRIM 舵机微调 不启用线性化功能时,用于校准倾斜盘水平,使各摇臂高度一致
H_COL_MAX 最大总距行程 配合 H_SV_MAN=2,调整至所需最大桨叶变距角(如+12°)
H_COL_MIN 最小总距行程 配合 H_SV_MAN=4,调整至所需最小桨叶变距角(如-2°)
H_COL_ANG_MAX 最大总距角记录 输入 H_COL_MAX 对应的实际桨叶变距角(单位:度),供系统参考
H_COL_ANG_MIN 最小总距角记录 输入 H_COL_MIN 对应的实际桨叶变距角(单位:度),供系统参考
H_COL_ZERO_THRST 零推力总距角 对称桨叶默认 0°,配合 H_SV_MAN=3 验证,用于总距-偏航混合控制
H_COL_LAND_MIN 着陆最小总距 垂直高度保持模式下的总距下限,默认-2°,非对称桨叶需适配调整
IM_STB_COL_1~4 稳定模式总距曲线 仅适用于 STABILIZE 模式,默认直线曲线,可柔化控制手感
H_CYC_MAX 最大周期变距角 设定俯仰/横滚轴的最大周期变距范围,需通过实际测量校准

倾斜盘设置操作步骤简表

操作阶段 核心任务 涉及参数/工具 具体操作步骤
前期准备 确保硬件合规 控制连杆、垫片、尾桨/油门连杆 1. 按组装说明书安装控制连杆;2. 用垫片调整起落架,使旋翼轴垂直地面;3. 预调尾桨(汽油机型含油门)连杆,避免卡滞
类型选择 匹配倾斜盘类型 H_SW_TYPE 1. 根据直升机舵机数量(3/4 舵机)和布置,选择对应类型(如 H3-140、H4-90);2. 双直升机机架需调整 RSCHeli 输出功能分配
运动验证 校准倾斜盘响应 SERVO1/2/3_REVERSED、H_SW_COL_DIR 1. 操作遥控器各摇杆,检查倾斜盘运动是否符合要求;2. 若响应反向,调整对应舵机反转参数或 H_SW_COL_DIR
水平校准 确保倾斜盘水平 H_SV_MAN、SERVO1/2/3_TRIM(非线性化)/ 变距连杆(线性化) 1. 非线性化:H_SV_MAN=1,调油门摇杆至舵机近垂直,再微调 TRIM 参数;2. 线性化:舵机中点时摇臂垂直,通过变距连杆校准水平
总距设置 设定总距范围 H_SV_MAN、H_COL_MAX、H_COL_MIN、H_COL_ANG_MAX/Min 1. H_SV_MAN=2,调 H_COL_MAX 至目标最大变距角,记录至 H_COL_ANG_MAX;2. H_SV_MAN=4,调 H_COL_MIN 至目标最小变距角,记录至 H_COL_ANG_MIN
零推力校准 确认零推力点 H_COL_ZERO_THRST、H_SV_MAN 1. H_SV_MAN=3,使倾斜盘处于零推力位置;2. 验证桨叶变距角与 H_COL_ZERO_THRST 设置一致(对称桨叶默认 0°)
着陆总距设置 设定着陆总距下限 H_COL_LAND_MIN 1. 对称桨叶默认-2°;2. 非对称桨叶按“零推力角-2°”调整(如零推力角-3° 则设为-5°)
周期变距设置 设定最大周期变距 H_CYC_MAX 1. 桨叶转至与测量轴垂直,记录摇杆居中时变距角;2. 推至摇杆极限,测量差值,调整 H_CYC_MAX 匹配该差值
稳定模式曲线(可选) 优化稳定模式手感 IM_STB_COL_1~4 默认直线曲线(对应-2°/+3°/+12°),可按需调整参数柔化曲线
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最近修改: 2025-11-11Powered by